[发明专利]一种金属丝网型固定床式化学链燃烧反应器

说明书

技术领域

本发明涉及化学链燃烧技术领域，具体涉及一种金属丝网型固定床式化学链燃烧反应器。

背景技术

化学链燃烧技术是控制和减少CO₂排放的有效途径之一，继早期氧载体的开发及性能测试研究后，反应器的设计与优化逐渐成为现阶段化学链燃烧研究中的焦点。

迄今为止，用于化学链燃烧的反应器主要有串联双流化床反应器和传统的固定床反应器。串联双流化床反应器中主要是通过将氧载体流化，在两个串联的反应器之间循环流动，同时，在两个反应器内分别发生还原反应和氧化反应；传统固定床反应器中，氧载体在反应器内固定不动，与交替通过的燃料和空气分别发生还原反应和氧化反应。无论上述何种形式的反应器，在具体应用中均存在以下问题：1)反应不能在反应器内得到最大程度的分散，在流化床内主要集中在流化区域，在传统固定床内主要集中在氧载体存在区域；2)进气在反应器内为单一方向的流动，受到的扰动不够充分；3)受化学链燃烧反应中的积碳性影响较大，在流化床反应器中表现为，积碳过多时，影响氧载体的流化，在传统固定床中表现为，积碳过多时影响反应气的通流性及其与氧载体的接触，严重时甚至有可能引起反应器内部堵塞。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种金属丝网型固定床式化学链燃烧反应器，以解决当前化学链燃烧反应器中由于氧载体在反应器内分散性不足、反应进气在反应器内扰动不足以及积碳严重时引起的问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种金属丝网型固定床式化学链燃烧反应器，该金属丝网型固定床式化学链燃烧反应器包括进气管路1、绝热保温层2、反应炉膛3和排气管路5，其中进气管路1包括燃料气入口和空气入口，燃料气和空气通过进气管路1交替进入反应炉膛3内；绝热保温层2设置于反应炉膛3周围，以实现该金属丝网型固定床式化学链燃烧反应器与环境之间的绝热；其中，该金属丝网型固定床式化学链燃烧反应器还包括：设置于反应炉膛3内的金属网型反应体4，该金属网型反应体4包括金属网骨架6与活性氧载体7，金属网骨架6由紧密编制的金属网卷制而成，活性氧载体7涂于金属网骨架6之上；金属网型反应体4与通过进气管路1交替进入反应炉膛3内的燃料气和空气分别发生化学链燃烧的还原反应和氧化反应。

上述方案中，所述活性氧载体7涂在所述金属网骨架6上，通过金属网骨架6比表面积大的特点，使活性氧载体7最大程度的充分分散于整个反应炉膛3内，增加活性氧载体7与反应气之间的接触面积。

上述方案中，所述金属网骨架6作为所述活性氧载体7的支撑结构，填充在整个反应炉膛3内，通过金属网骨架6多孔性的特点，使通过金属网型反应体4的进气在整个反应炉膛3内受到二维方向上的充分扰动，增加活性氧载体7与反应气之间的接触时间。

上述方案中，所述金属网型反应体4以金属网骨架6为主要支撑结构，能够减少化学链燃烧反应中所产生的积碳的附着，避免由于积碳过多造成的反应器堵塞，保证气体在反应炉膛3内的畅通性。

上述方案中，所述金属网型反应体4是采用钛丝网型反应体、钨丝网型反应体或耐高温的不锈钢丝网型反应体。

上述方案中，所述金属网型反应体4采用钛丝网型反应体，钛丝的直径在0.1mm到2mm之间，所述活性氧载体7采用Ni基、Co基、Cu基、Fe基或者多金属及混合型氧载体。

上述方案中，所述活性氧载体7采用NiO/NiAl₂O₄。

上述方案中，所述金属网型反应体4与通过进气管路1交替进入反应炉膛3内的燃料气和空气分别发生化学链燃烧的还原反应和氧化反应，反应后的乏气通过排气管路5排出反应炉膛3。

(三)有益效果

从上述技术方案中可以看出，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的金属丝网型固定床式化学链燃烧反应器，以金属网骨架6为支撑结构，以涂层形式的活性氧载体7共同组成金属网型反应体4，并填充在整个反应炉膛3内，不仅能使活性氧载体7充分分散于整个反应炉膛3内，还能利用金属网骨架6的多孔性，使通过的气体在整个反应器内受到二维方向上的充分扰动，既增加了氧载体与反应气之间的接触面积，又增加了反应气与氧载体之间的接触时间，保证反应炉膛内化学链燃烧反应的充分进行。